JP2006189882A - 走査レンズ、光走査ユニット及び走査レンズの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査レンズを走査ユニットに固定する際、正確にかつ簡単に固定できる走査レンズを提供する。
【解決手段】本発明の走査レンズは、レンズ部と前記レンズ部の走査方向である第１の方向の両端に設けられた一対の端部と、を有する走査レンズにおいて、前記端部には、前記走査レンズを所定の位置に位置決めする際に用いる位置決め手段が設けられていることを特徴とし、本発明の走査レンズの位置決め方法は、走査レンズを所定の位置に固定する固定用リブと、前記走査レンズにおいてその走査方向の両端に形成され、かつそれぞれ両端の一対の端部に設けられた高さの異なる複数の面とを接近させ相互の位置合わせをし、前記リブと前記高さの異なる複数の面とを組み合わせることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば複写機等に用いられる走査レンズ、光走査ユニット及び走査レンズの位置決め方法に関する。

図１８乃至図２２を参照して説明する。図１８は、電子複写機、レーザビームプリンタやレーザファクシミリ装置のような一般的なレーザ走査ユニット１００の基本構造である。

図１８に示されるように、レーザ走査ユニット１００は、光源ユニット１１０、ポリゴンミラー１１４及び走査レンズ（ｆ−θレンズ）１１６を有している。

光源ユニット１１０は、半導体レーザ等のレーザ光Ｌ１を放射する光源１１１及びシリンダレンズ１１２を有している。シリンダレンズ１１２は光源１１１からの円形のレーザ光を楕円形のレーザ光にしてポリゴンミラー１１４に放射する。

ポリゴンミラー１１４によって反射されたレーザ光Ｌ１は、ポリゴンミラー１１４の回転により走査レンズ１１６において走査され屈折、透過する。ポリゴンミラー１１４は、自ら回転しながら放射されてきたレーザ光Ｌ１を反射することによりレーザ光Ｌ１を走査レンズ１１６に対して走査する。

走査レンズ１１６は、ポリゴンミラー１１４により走査されたレーザ光Ｌ１をハウジング１１８の外に設置され、軸を中心に回転する感光ドラム１３０に集光させる。

その結果、感光ドラム１３０上の表面上に静電潜像が形成される。走査レンズ１１６は、この静電潜像の歪みを修正する働きをしている。よって走査レンズ１１６は高精度な位置決めをする必要がある。

走査レンズ１１６は軸方向に非対称の非球面のレンズで、例えばＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ アクリルとも呼ばれる）等のプラスチック樹脂で全体が成型される。

従来の走査レンズ１１６の構造を図１９、図２０、図２１に示す。走査レンズ１１６は光軸方向Ｚと直交し、レンズ部のＸ方向（主走査方向）端部にそれぞれ設けられた平面端部１１６Ａと、Ｙ方向（副走査方向）端面の一方の面である底面１１６Ｃと、底面１１６ＣのＸ方向中央部に設けられた突起部１１６Ｂと、を有している。

走査レンズ１１６がハウジング１１８に位置決めされる際、走査レンズ１１６は少なくともＸ、Ｙ、Ｚの３方向において正確に位置決めされる必要がある。

第１の方向であるレーザ光Ｌ１が走査する方向と平行な主走査方向Ｘ、第２の方向である走査レンズ１１６の光軸方向Ｚ、第３の方向である主走査方向Ｘ及び光軸方向Ｚと直交する副走査方向Ｙである。

これら３方向を考慮した上で走査レンズ１１６の位置を決めるために、突起部１１６Ｂが設けられている。

図２１に示されるように、走査レンズ１１６の位置決めの際、走査レンズ１１６の底面１１６Ｃは、ハウジング１１８の底面と接した状態で位置決めされる。これにより、副走査方向Ｙの位置決めが可能となる。次に光軸方向Ｚの走査レンズ１１６を位置決めするために平面端部１１６Ａはハウジング１１８の底面に固定された固定用リブ１２０に接して設置されている。

突起部１１６Ｂはハウジング１１８の底面に形成された凹部に差し込まれる。このようにして主走査方向Ｘの配置が可能となる。

位置決め後、走査レンズ１１６は、接着剤等を使用するなど従来の方法でハウジング１１８の底面に固定される。

感光体ドラム１３０の表面に精度の良い画像を形成するためポリゴンミラー１１４を回転させることにより読み取らせたレーザ光Ｌ１を正確に回転ドラムに集光させるため主走査方向Ｘ、副走査方向Ｙ、走査レンズ１１６、光軸方向Ｚに基づいて走査レンズ１１６を位置決めすることが必要である。
特開２００５−２５０４９１号公報

しかしながら、これらの従来技術では走査レンズ１１６の成型過程において生じる走査レンズ１１６の形状の誤差が考慮されていない。

図２２に示されるように、底面１１６Ｃは主走査方向Ｘと平行に成型されない。なぜなら成型金型中の樹脂の圧力分布や温度が均等ではないからである。よって樹脂が金型形状と比べ不均等な歪みを有した状態で成型されてしまう。

この結果、歪んだ底面１１６Ｃをハウジング１１８の底面に沿って設置させると、走査レンズ１１６は主走査方向Ｘと平行にならない状態で固定されてしまい、その結果回転ドラム上に形成される画像が歪んでしまう。

そこで本発明は良好な光学特性を有する走査レンズ、光走査ユニット及び走査レンズの位置決め方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の走査レンズ、光走査ユニット及び走査レンズは次のように構成されている。

（１）本発明の走査レンズは、レンズ部と前記レンズ部の走査方向である第１の方向の両端に設けられた一対の端部と、を有する走査レンズにおいて、前記端部には、前記走査レンズを所定の位置に位置決めする際に用いる位置決め手段が設けられていることを特徴とする。

（２）本発明の光走査ユニットは、レンズ部と前記レンズ部の走査方向である第１の方向の両端に設けられた一対の端部と、前記端部には、所定の位置に位置決めする際に用いる位置決め手段が設けられている走査レンズを用いることを特徴とする。

（３）本発明の走査レンズの位置決め方法は、走査レンズを所定の位置に固定する固定用リブと、前記走査レンズにおいてその走査方向の両端に形成され、かつそれぞれ両端の一対の端部に設けられた高さの異なる複数の面とを接近させ相互の位置合わせをし、前記リブと前記高さの異なる複数の面とを組み合わせることを特徴とする。

本発明によれば、良好な光学特性を有する走査レンズ、光走査ユニット及び走査レンズの位置決め方法を提供することができる。

図１〜図９を参照しながら本発明の第１の実施の形態について説明する。

走査レンズが搭載されたレーザ走査ユニット（光走査ユニット）は走査レンズの形状が改良されている点を除けば、図１８に示されるレーザ走査ユニットと同様のものである。

図１に示されるように、レーザ走査ユニット１０は、光源ユニット１１０、ポリゴンミラー１１４及び走査レンズ２０を有している。光源ユニット１１０、ポリゴンミラー１１４及び走査レンズ２０は、ハウジング１１８の中に設定されている。

光源ユニット１１０は、半導体レーザ等のレーザ光Ｌ１を放射する光源１１１、及び光源１１１からのレーザ光を楕円形のレーザ光に集光するシリンダレンズ１１２を有している。楕円形のレーザ光はポリゴンミラー１１４へ放射される。

ポリゴンミラー１１４は、放射されてきたレーザ光Ｌ１を自ら回転しながら反射することにより、レーザ光Ｌ１で走査レンズ２０を走査する。走査レンズ２０は、ハウジング１１８の外に設置され、表面に感光体を有する円筒状の感光体ドラム１３０の感光体上にレーザ光Ｌ１を集光させる。

また、走査レンズ２０は、いわゆるｆ−θレンズの役割を果たし感光体ドラム１３０上に形成される像の歪みを修正する。

ハウジング１１８において走査レンズ２０はレーザ光Ｌ１の光路に対応できるよう正確に位置決めされなくてはいけない。

このレーザ光Ｌ１はポリゴンミラー１１４で反射されている。ポリゴンミラー１１４で反射された光が走査される方向は主走査方向Ｘ（第１の方向）と一致する。

反射された光は、走査レンズ２０へ投射される。走査レンズ２０から投射される光の方向を光軸方向Ｚ（第２の方向）とする。

光軸方向Ｚは、主走査方向Ｘと直交している。さらに副走査方向Ｙ（第３の方向）は主走査方向Ｘ及び光軸方向Ｚの両方と直交している。

図２は走査レンズ２０の平面図、図３は側面図、図４は正面図である。

図１と同様、図２，３、４においてＸは主走査方向を示す。副走査方向と光軸方向はそれぞれＹとＺによって示されている。

加えて、走査レンズ２０の主走査軸は、主走査方向Ｘと平行である。この主走査軸は副走査方向Ｙにおいて走査レンズ２０の中心を通る。

レーザ光Ｌ１は光軸方向Ｚ（第２の方向）と平行である。

走査レンズ２０は走査レンズの主走査方向Ｘの端部２４ａ、端部２４ｂの２つの端部を有している。レンズ部２２は端部２４ａと端部２４ｂとの間に設けられている。これらの端部は両方ともレンズ部における主走査方向Ｘの延長線上に設けられている。レンズ部２２はレーザ光Ｌ１を屈折させ、屈折されたレーザ光Ｌ１はレンズ部２２の表面から光軸方向Ｚに透過する。端部２４ａと端部２４ｂとは双方とも平面２０ｃを有している。この平面２０ｃは光軸方向Ｚと直交しており高さの異なる複数の面からなる段差を有している。図２中の段差は凹部２０ｄを有している。凹部２０ｄは段差底面２０ａ、段差底面２０ｂを有している。凹部２０ｄは副走査方向Ｙにおける走査レンズ２０の位置決め手段として使用される。

凹部２０ｄは端部２４ａと端部２４ｂの副走査方向Ｙの中心部に形成される。

図２に示されるように、凹部２０ｄは主走査方向Ｘに広がっており、それぞれ２つの壁２０ｅを有している。これらの壁２０ｅは主走査方向Ｘと平行である。また突出部２３は副走査方向Ｙに突出している。

走査レンズ２０は成型金型に樹脂を主走査方向Ｘに流し込むことで成型される。

走査レンズ２０がハウジング１１８に固定される際、走査レンズ２０は主走査方向Ｘ，副走査方向Ｙ、光軸方向Ｚに位置決めされる。副走査方向Ｙにおいて走査レンズ２０を位置決めするために、壁２０ｅを有する凹部２０ｄが端面２０ｆに代わって使用される。理由を以下に示す。

背景技術の説明（例えば図２２を参照）の中で説明されるように、走査レンズ１１６は成形過程で形が変形してしまう。特に、端面１１６Ｃは主走査方向Ｘと平行な面にならない。走査レンズ１１６において端面１１６Ｃを含む上下の端面が副走査方向Ｙの中心部に向かって縮み、その割合は場所によって異なるからである。特に主走査方向Ｘのレンズにおける中心部付近で樹脂の縮み方が大きい。

走査レンズ１１６は樹脂の縮みの大きい上下の端面から最も離れた副走査方向Ｙの中心部付近においては主走査方向Ｘのどの部分においても歪みが少ない。

このような歪み方の特性から、図２を参照すると走査レンズ２０は端面２０ｆで位置決めするよりも、副走査方向中心付近に設けられた壁２０ｅを利用して位置決めする方がより正確に位置決めすることができる。

よって、端部２４ａと端部２４ｂに設置されている壁２０ｅを位置決めリブ３０と組み合わせることによって走査レンズ２０を副走査方向Ｙにおいて位置決めを行う。

位置決めリブ３０は走査レンズ２０が位置決めされる前にハウジング１１８の底面に固定されていることが好ましい。また、位置決めリブ３０の代わりとして、少なくとも１つ以上の壁２０ｅと当接させて走査レンズ２０を位置決めすることができるものであれば他の部材を用いても構わない。

走査レンズ２０の凹部２０ｄは、図２、図３に示されている段差形状に限定されるものではない。凹部２０ｄは別の形状での多くの変形例が可能であり、走査レンズ２０の適切な位置決めを提案することができる。図５はその中の一変形例における走査レンズ２０の端面を主走査方向Ｘからみた部分側面図である。ここで、凹部２０ｇは前述の凹部２０ｄに代わるもので、凹部形状はその部分側面図において三角形の溝形状である。この溝は主走査方向Ｘと平行に伸びている。この変形例において端部２４ａと端部２４ｂの凹部２０ｇうち、少なくとも一方の凹部２０ｇ（例えば三角形の溝）が主走査方向Ｘに伸びている。また、他の一方の凹部の断面形状は問わない。例えば、円弧を有する凹部、楕円形状の凹部、多角形凹部、不規則な形状の凹部等でも良い。

さらに、凹部は前述したような主走査方向Ｘ方向と平行に伸びる溝や壁を有しなくても良い。例えば、図６に示されるように、凹部２０ｈは球状または一部球状面を有している形状でも良い。凹部２０ｈ使用している走査レンズ２０を位置決めするため位置決めリブ３０は凹部２０ｈにあう球状または一部球状面を有する突出部を設ける。凹部２０ｈ及び位置決めリブ３０は他の形状でも構わない。例えば直方体、多角形状、球状、円錐状、ピラミッド状、楕円状、無定形状等位置決めできる形状であればさまざまな形状が使用可能である。走査レンズ２０はこれらの形状により主走査方向Ｘにも固定可能である。

本実施例を図７においてさらに説明する。これは走査レンズ２０の主走査方向Ｘ側からみた端部の側面図を示したものである。走査レンズ２０に凹部を設ける代わりに凸部２０ｉを設けた。凸部２０ｉの断面形状には、例えば、半円、楕円、長方形、正方形、多角形、三角形、円錐形、無定形等が挙げられる。さらに凸部２０ｉの３次元形状としては半球、楕円体、長方形、立方体、多角形、ピラミッド形、円筒状等が挙げられる。

図８に示されるように、主走査方向Ｘに突出している凸部２０ｊは走査レンズ２０の少なくとも一方の端面に形成される。

主走査方向Ｘに突出している凸部２０ｊにより副走査方向Ｙへの固定が可能になる。固定が可能であれば、凹部でも構わない。

図９の実施例では端面２４ａまたは２４ｂのうち少なくとも１つの表面において違った段差を有する実施例を示している。走査レンズ２０の主走査方向Ｘからみた端面の側面図である。

段差２０ｋは光軸方向Ｚと直交している第１の平面２０ｌと第２の平面２０ｍによって構成されている。平面２０ｌと平面２０ｍの段差２０ｋは光軸方向Ｚ上で差を有している。

次に第２の実施例について述べる。図１０は走査レンズ４０の平面図である。図１１は走査レンズ４０の上面図である。ここでは、走査レンズ４０は固定用リブ４４ａ、４４ｂによって固定されている。

端部４２ａの表面の凹部４０ａは主走査方向と平行に伸びた溝を有している。一方、端部４２ｂの表面の凹部４０ｂは球面の一部を形成している。

走査レンズ４０を位置決めするために、一方の固定用リブ４４ｂは凹部４０ｂに合うように半球、もしくは球体の一部の形状に形成されている。また、もう一方の固定用リブ４４ａは凹部４０ａの溝に合うように長方形に形成されている。

走査レンズ４０は副走査方向Ｙにおいて凹部４０ａに固定用リブ４４ａがはめ込まれることで、その一方の端部が固定される。また、主走査方向Ｘにおいて凹部４０ｂに固定用リブ４４ｂがはめ込まれることでそのもう一方の端部が固定される。よって、図２に示された第１の実施例の突出部２３は主走査方向Ｘの位置決めを行う上で必要がなくなり、取り除くことができる。また、ここでは凹部４０ａ、４０ｂを例に挙げているが、これらは凸形状でも良い。また、一方が凹形状、もう一方が凸形状でも良い。それに伴いはめ込まれる固定用リブ４４ａ、４４ｂは形状を変える必要がある。

さらに、第１の実施例の変形例も適用可能である。例えば凹部４０ａが立方体等形状で、凹部４０ｂは楕円等の形状でも構わない。

次に、第３の実施例について図１２の走査レンズ６０の平面図を用いて説明する。

走査レンズ６０において、端部６０ｂは光軸方向Ｚに面する平面６４ｂと平面６２ｂを有している。

平面６２ｂの高さと平面６４ｂとの高さは異なっており、段差となっている。その結果、主走査方向Ｘに面する側壁６６ｂと副走査方向Ｙに面する側壁６８ｂが形成される。ここでは側壁６６ｂと側壁６８ｂとは、これらによってＬ字形を構成するように形成されている。特に側壁６８ｂは平面６４ｂとの段差の主走査方向Ｘにおける境界部の境界線上にあり、直接、ハウジング１１８の底に固定された固定用リブと当接し、組み合わせることで走査レンズ６０を副走査方向Ｙに固定する側壁となる。よって、側壁６８ｂは成型時の歪みが少ない副走査方向Ｙの中心部に設置されることが好ましい。側壁６６ｂは固定用リブによって走査レンズ２０を主走査方向Ｘにおいて固定することができる。

この結果、走査レンズ６０は突出部２３（図２を参照）を設けなくても主走査方向Ｘにも副走査方向Ｙにも固定することが可能である。

突出部２３を取り除くことにより、走査レンズ６０を設置する時間が短縮されたり、レーザ走査ユニット１０をより簡単に組み立てることができるため、コストの削減が可能である。

上述の走査レンズには偏光前レンズ、シリンダレンズ等を含むものとする。

第４の実施例を図１３〜図１５を参照して説明する。これは位置決め用溝がレンズ両端の突起部に設けられている例である。円柱状の形状である位置決め用溝７０はＹ方向上部の境界部７０ａとＹ方向下部の境界部７０ｂを有している。Ｙ方向の中心部もしくはレンズ歪みの少ないＹ方向の中心部付近に境界部７０ａまたは７０ａと７０ｂの中間を基準として位置決め用溝７０が設けられている。また、位置決め用溝７０は走査レンズの端部の突起部７０ｃ上に設けられている。さらにＸ方向への固定をするために７１ａ，７１ｂの突起部を設けている。

第５の実施例を図１６〜図１７を参照して説明する。これは位置決め用突起８０ａがレンズ両端の副走査方向Ｙの中心部において主走査方向Ｘに設けられている一例である。位置決め用突起８０ａによって各方向への位置決めは可能であるが、補助的に位置決め用突起８０ｂがレンズの主走査方向Ｘの中心部において副走査方向Ｙの下部に設けられている。

また、本実施例では走査レンズはＰＭＭＡのようなプラスチック樹脂から全体が形成されているが他の材料を用いることもできる。

本発明は、前記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明のレーザ走査ユニットの上面図。 本発明の実施例の走査レンズの平面図。 本発明の実施例の走査レンズの部分側面図。 本発明の実施例の走査レンズの上面図。 本発明の実施例の走査レンズの部分側面図。 本発明の実施例の走査レンズの部分平面図。 本発明の実施例の走査レンズの部分側面図。 本発明の実施例の走査レンズの部分平面図。 本発明の実施例の走査レンズの部分側面図。 本発明の実施例の走査レンズの平面図。 本発明の実施例の走査レンズの上面図。 本発明の実施例の走査レンズの平面図。 本発明の実施例の走査レンズの上面図。 本発明の実施例の走査レンズの平面図。 本発明の実施例の走査レンズを図１４におけるＡ−Ａ線で切断して矢印方向に見た部分断面図。 本発明の実施例の走査レンズの上面図。 本発明の実施例の走査レンズの平面図。 従来のレーザ走査ユニットの上面図。 従来の走査レンズの平面図。 従来の走査レンズの上面図。 従来の走査レンズを図１８におけるＱ−Ｑ線で切断して矢印方向に見た部分断面図。 従来の走査レンズの平面図。

符号の説明

１０、１００…レーザ走査ユニット、３０…位置決めリブ、２０、４０、６０…走査レンズ、４４ａ，４４ｂ…固定用リブ、１１６…走査レンズ。

Claims (8)

1. レンズ部と
   前記レンズ部の走査方向である第１の方向の両端に設けられた一対の端部と、
   を有する走査レンズにおいて、
   前記端部には、前記走査レンズを所定の位置に位置決めする位置決め手段が設けられていることを特徴とする走査レンズ。
2. 前記位置決め手段は、前記第１の方向及び前記レンズ部の光軸方向である第２の方向に垂直な第３の方向に略垂直な面を有することを特徴とする請求項１記載の走査レンズ。
3. 前記位置決め手段の形状は球の一部、円柱の一部、直方体もしくは三角柱のうち少なくとも１つを有していることを特徴とする請求項１記載の走査レンズ。
4. 前記第３の方向に位置決めする前記位置決め手段と、所定の位置に設けられた固定用リブとが接する境界部の境界線は、前記第３の方向においてレンズ端部の略中心部に位置することを特徴とする請求項２記載の走査レンズ。
5. 前記レンズ部の前記第１の方向と前記レンズ部の光軸方向である第２の方向とに垂直な第３の方向の端部に少なくとも１つ以上の位置決め手段を有することを特徴とする請求項１記載の走査レンズ。
6. 前記第３の方向の端部に設置される位置決め手段は走査レンズにおいて前記第１の方向の略中心部に設けられていることを特徴とする請求項５記載の走査レンズ。
7. 光源手段と、
   請求項１乃至６記載のいずれかの走査レンズと、
   前記走査レンズにおいて、前記光源手段からの光を走査させる手段とを有することを特徴とする光走査ユニット。
8. 走査レンズを所定の位置に固定する固定用リブと、前記走査レンズにおいてその走査方向の両端に形成され、かつそれぞれ両端の一対の端部に設けられた高さの異なる複数の面とを接近させ相互の位置合わせをし、
   前記リブと前記高さの異なる複数の面とを組み合わせることを特徴とする走査レンズの位置決め方法。

Images